《生物大分子》專題一

糖類的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)

1.葡萄糖的還原反應(yīng)。(1)這個(gè)實(shí)驗(yàn)的成敗與試管的潔凈度關(guān)系很大。為了保證實(shí)驗(yàn)成功,所用試管最好先用少量NaOH溶液煮一下(去除試管上的油污),并用清水沖凈后再使用。(2)葡萄糖溶液不能過濃,以10%的葡萄糖溶液為宜。如果過濃,只能得到黑色沉淀而得不到銀鏡。將10%的葡萄糖溶液加入銀氨溶液中時(shí),也可能生成黑色沉淀物,但加熱后會(huì)生成銀鏡。2.蔗糖的水解反應(yīng)。(1)平常所食用的白糖就是蔗糖,但市售的白糖往往不純,為了防止白糖結(jié)塊,常摻有少量葡萄糖。因此,這個(gè)實(shí)驗(yàn)最好用試劑蔗糖來做,也可用冰糖(透明者最佳)代替。(2)若使用冰糖來配制蔗糖溶液時(shí),為了保證蔗糖的純凈,應(yīng)先用水將冰糖表面可能附著的雜質(zhì)沖洗掉,然后再做實(shí)驗(yàn),效果會(huì)更好。(3)要使蔗糖水解后的溶液略顯堿性。在用稀硫酸作催化劑使蔗糖水解后,要用NaOH溶液中和剩余的稀硫酸,以使溶液的pH在9左右為宜,因?yàn)槠咸烟窃趶?qiáng)堿性溶液里很不穩(wěn)定,它的醛基容易被氧化成羧基。3.多糖的水解。(1)淀粉水解①淀粉用酸水解:在試管里放入0.5g淀粉,往試管里加入4mL20%硫酸溶液,加熱3~4min,從試管中取出少量液體做碘試驗(yàn),不顯藍(lán)色,在試管里加入銀氨溶液,稍加熱,試管內(nèi)壁上有銀鏡生成。②淀粉用淀粉酶水解:在一支潔凈的試管里,放入4mL淀粉溶液,加入0.5mL唾液充分混合并微熱,從試管里取出少量液體做碘試驗(yàn),不顯藍(lán)色則水解完成。把水解液加入銀氨溶液中,試管內(nèi)壁上有銀鏡出現(xiàn)。(2)纖維素水解①纖維素用80%濃硫酸水解:把少量棉花或幾片濾紙放入試管里,加80%濃硫酸,用量以恰好能夠溶解棉花或?yàn)V紙為宜,用玻璃棒把棉花或?yàn)V紙搗爛,形成無色黏稠液體,把該試管浸在熱水浴中加熱至顯出亮棕色時(shí)為止,然后放冷倒入約5倍體積的水中,此時(shí)無絮狀的沉淀析出。加堿液中和硫酸使水解液略顯堿性,取出一部分已中和的溶液,用新制的氫氧化銅做檢驗(yàn)還原糖的實(shí)驗(yàn),在5~10min可以觀察到紅色氧化亞銅沉淀生成。②纖維素用98%濃硫酸水解:把一小團(tuán)脫脂棉花(用手搓圓,約豌豆大)放入試管里,直接往棉花上滴加8滴98%濃硫酸,用玻璃棒攪動(dòng)使它變成糊狀。然后加入2mL水,用酒精燈直接加熱,直到剩余少量液體,此時(shí)呈亮棕色。再用30%NaOH溶液中和硫酸,取出一部分已中和的溶液,用新制的Cu(OH)2做檢驗(yàn)還原糖的實(shí)驗(yàn),很快可觀察到紅色的Cu2O沉淀生成。【典型例題1】淀粉和纖維素是常見的多糖,在一定條件下它們都可以水解生成葡萄糖。(1)淀粉在稀硫酸作用下水解生成葡萄糖的化學(xué)方程式為

。(2)某學(xué)生設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)方案用以檢驗(yàn)淀粉水解的情況:下列結(jié)論正確的是

。

A.淀粉尚有部分未水解B.淀粉已完全水解C.淀粉沒有水解D.淀粉已水解,但不知是否完全水解(3)一種測(cè)定飲料中糖類物質(zhì)含量(所有糖類物質(zhì)以葡萄糖計(jì)算)的方法如下:取某無色飲料20.00mL加入稀硫酸煮沸,充分反應(yīng)后,冷卻,加入適量的氫氧化鈉溶液并稀釋至100.00mL。取10.00mL稀釋液,加入30.00mL0.01500mol·L-1標(biāo)準(zhǔn)溶液,置于暗處15min。然后滴加2~3滴淀粉溶液作指示劑,再用0.01200mol·L-1

Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定反應(yīng)所剩余的I2,當(dāng)溶液由藍(lán)色變?yōu)闊o色且半分鐘不變時(shí),反應(yīng)達(dá)到終點(diǎn),共消耗Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液25.00mL。已知:a.I2在堿性條件下能與葡萄糖反應(yīng):C6H12O6+I2+3NaOH══C6H11O7Na+2NaI+2H2Ob.Na2S2O3與I2能發(fā)生如下反應(yīng):I2+2Na2S2O3══2NaI+Na2S4O6①配制100.00mL0.01500mol·L-1I2標(biāo)準(zhǔn)溶液,所必需的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒、膠頭滴管和

。

②向飲料中加入稀硫酸并充分煮沸的目的是

。

③計(jì)算該飲料中糖類物質(zhì)的含量(單位mg·mL-1)(寫出計(jì)算過程)。(2)D(3)①100mL容量瓶②將飲料中的糖類物質(zhì)都轉(zhuǎn)化為葡萄糖③對(duì)于10.00mL稀釋液n(Na2S2O3)=0.01200×0.025mol=3×10-4mol,剩余n(I2)剩余=1.5×10-4mol,n(糖)=n(I2)反應(yīng)=0.03×0.01500mol-1.5×10-4mol=3×10-4mol,則100.00mL稀釋液中n(糖)=3×10-4mol×10=3×10-3mol,飲料中糖的含量==0.027g·mL-1=27.00mg·mL-1解析:(1)淀粉在濃硫酸作用下水解生成葡萄糖的化學(xué)方程式為(C6H10O5)n+nH2OnC6H12O6(葡萄糖)。(2)葡萄糖分子中含有醛基,銀氨溶液與葡萄糖能發(fā)生銀鏡反應(yīng),加入銀氨溶液有銀鏡出現(xiàn)時(shí),說明淀粉已經(jīng)發(fā)生水解;碘水不變色但氫氧化鈉溶液過量,碘能夠與氫氧化鈉溶液反應(yīng),所以無法判斷溶液中是否還有淀粉,D項(xiàng)正確。(3)①配制100.00

mL

0.015

00

mol·L-1I2標(biāo)準(zhǔn)溶液,所必需的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒、膠頭滴管和100

mL容量瓶。②糖類物質(zhì)在酸性條件下加熱煮沸,使糖類物質(zhì)發(fā)生水解,最終都轉(zhuǎn)化為葡萄糖。【跟蹤訓(xùn)練1】糖類、油脂、蛋白質(zhì)是人體重要的能源物質(zhì),請(qǐng)根據(jù)它們的性質(zhì)回答以下問題:(1)油脂在酸性和堿性條件下水解的共同產(chǎn)物是

(寫名稱)。

(2)蛋白質(zhì)的水解產(chǎn)物具有的官能團(tuán)是

(寫結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式)。

(3)已知A是人體能消化的一種天然高分子化合物,B和C分別是A在不同條件下的水解產(chǎn)物,它們有如下轉(zhuǎn)化關(guān)系。①1molB完全被氧化時(shí)可以放出2804kJ的熱量,請(qǐng)寫出其被氧化的熱化學(xué)方程式:

。

②請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明A通過反應(yīng)ⅰ已經(jīng)全部水解,寫出操作方法、現(xiàn)象和結(jié)論:

。

答案:(1)甘油(或丙三醇)(2)—NH2、—COOH(3)①C6H12O6(s)+6O2(g)══6CO2(g)+6H2O(l)

ΔH=-2804kJ·mol-1

②取少量淀粉水解后的溶液,向其中加入碘水,若溶液不變藍(lán),證明淀粉已經(jīng)全部水解解析:(1)油脂在酸性和堿性條件下水解產(chǎn)物的差別是前者生成高級(jí)脂肪酸,后者生成高級(jí)脂肪酸鹽,共同產(chǎn)物是甘油(或丙三醇);(2)蛋白質(zhì)的水解產(chǎn)物是氨基酸,氨基酸具有的官能團(tuán)是—NH2、—COOH;(3)B為葡萄糖,根據(jù)熱化學(xué)方程式的書寫規(guī)則得:C6H12O6(s)+6O2(g)══6CO2(g)+6H2O(l)

ΔH=-2

804

kJ·mol-1;反應(yīng)ⅰ為淀粉水解得到葡萄糖,要證明淀粉已經(jīng)全部水解,只需證明水解后的溶液不存在淀粉,可根據(jù)碘遇淀粉變藍(lán)的特點(diǎn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。專題二

有關(guān)蛋白質(zhì)、氨基酸的計(jì)算

1.成肽反應(yīng)。(1)兩分子氨基酸發(fā)生脫水縮合時(shí),一個(gè)分子中的羧基脫去羥基,一個(gè)分子中的氨基脫去氫原子,形成肽鍵。(2)兩個(gè)不同的氨基酸分子縮合時(shí),可產(chǎn)生不同的二肽,所以在判斷產(chǎn)物時(shí)要考慮生成肽鍵的官能團(tuán)位置。2.有關(guān)蛋白質(zhì)、氨基酸的計(jì)算技巧:多個(gè)氨基酸分子縮合可以形成蛋白質(zhì),而要計(jì)算某個(gè)蛋白質(zhì)分子水解后的氨基酸分子的個(gè)數(shù),需要很多條件,在解題過程中,可以采用守恒的思想來考慮。(1)最少氨基或羧基的數(shù)目=肽鏈數(shù)。(2)肽鍵數(shù)=氨基酸數(shù)目-肽鏈數(shù)。(3)對(duì)于一條肽鏈來說,脫去的水分子數(shù)=肽鍵數(shù)=氨基酸數(shù)-1。(4)蛋白質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量=氨基酸數(shù)目×氨基酸的平均相對(duì)分子質(zhì)量-18×水分子數(shù)?！镜湫屠}2】下面是一個(gè)四肽,它可以看作是4個(gè)氨基酸縮合掉3分子水而得。式中R、R'、R″、R?可能是相同的或不同的烴基,或有取代基的烴基。

稱為肽鍵。今有一種“多肽”,其分子式是C55H70O19N10,已知將它徹底水解后只得到下列四種氨基酸:(1)這種“多肽”是

(填中文數(shù)字)肽。

(2)該1mol多肽水解后,有

(填數(shù)字)個(gè)谷氨酸。(設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)的值)

(3)該1mol多肽水解后,有

(填數(shù)字)個(gè)苯丙氨酸。

答案:(1)十(2)4NA

(3)3NA解析:題給4個(gè)氨基酸分子都各含1個(gè)氮原子,除谷氨酸含有4個(gè)氧原子外,其余均含2個(gè)氧原子。(1)題給多肽的分子式C55H70O19N10中含有10個(gè)氮原子,應(yīng)是十肽;(2)要形成十肽必須脫去9分子水,則這個(gè)十肽完全水解所得10個(gè)氨基酸的分子式的總和為C55H70O19N10+9H2O,即C55H88O28N10,4種氨基酸中,谷氨酸有4個(gè)O原子,其他各含2個(gè)O原子,則所得谷氨酸的個(gè)數(shù)為

=4;(3)設(shè)該多肽水解后得到a個(gè)甘氨酸、b個(gè)丙氨酸、c個(gè)苯丙氨酸,則依C、H、O原子數(shù)守恒有2a+3b+9c=55-4×5,5a+7b+11c=88-4×9。2(a+b+c)=28-4×4。解之得a=1,b=2,c=3?！靖櫽?xùn)練2】某蛋白質(zhì)充分水解后能分離出有機(jī)化合物R,R可與等物質(zhì)的量的KOH或鹽酸完全反應(yīng)。3.75gR與50mL1mol·L-1的NaOH溶液完全中和,則R的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為(

)。答案:A解析:有機(jī)化合物R與KOH或HCl反應(yīng)時(shí)為等物質(zhì)的量完全反應(yīng),說明R分子中有一個(gè)氨基和一個(gè)羧基。此有機(jī)化合物的相對(duì)分子質(zhì)量Mr==75,則有:75-16(—NH2)-45(—COOH)=14(CH2),說明R中還含有一個(gè)CH2,則R的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為

,故正確答案為A。專題一有機(jī)化合物的水解反應(yīng)及規(guī)律典例1下列有關(guān)有機(jī)化合物水解的敘述不正確的是(

)A.油脂在酸性條件下水解與在堿性條件下水解程度不同,但產(chǎn)物完全相同B.可用碘水檢驗(yàn)淀粉水解是否完全C.蛋白質(zhì)水解的最終產(chǎn)物均為氨基酸D.纖維素在牛、羊等食草動(dòng)物的體內(nèi)水解的最終產(chǎn)物為葡萄糖答案

A解析

油脂在酸性條件下水解與在堿性條件下水解程度不同,產(chǎn)物也不完全相同,A不正確;碘單質(zhì)遇淀粉變藍(lán)色,若水解完全,則不變藍(lán)色,B正確;形成蛋白質(zhì)的多肽是由多個(gè)氨基酸脫水形成的,所以蛋白質(zhì)的水解最終產(chǎn)物是氨基酸,C正確;纖維素是多糖,其水解最終產(chǎn)物都是葡萄糖,D正確。規(guī)律總結(jié)(1)有機(jī)化合物水解反應(yīng)的含義有機(jī)化合物分子在一定條件下斷裂特定的化學(xué)鍵,分別與水分子中的氫原子、羥基相結(jié)合生成新的有機(jī)化合物分子的反應(yīng)。(2)有機(jī)化合物的水解,包括鹵代烴、酯類(油脂)、糖類(二糖和多糖)以及多肽和蛋白質(zhì)的水解反應(yīng)。(3)有機(jī)化合物水解原理的比較

【微點(diǎn)撥】(1)有機(jī)化合物的水解反應(yīng)均屬于取代反應(yīng)。(2)糖類中單糖不能水解,二糖和多糖可以水解。(3)堿性條件下水解時(shí)消耗NaOH的物質(zhì)的量:1

mol碳鹵鍵→1

mol

NaOH,1

mol醇酯基→1

mol

NaOH,1

mol酚酯基→2

mol

NaOH。對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練1功能高分子P的合成路線如下:A的分子式是C7H8,E的分子式是C6H10O2。(1)寫出反應(yīng)③的化學(xué)方程式:

。

(2)寫出反應(yīng)⑤的化學(xué)方程式:

。

專題二鑒別有機(jī)化合物的常用方法典例2可用于鑒別以下三種化合物的一組試劑是(

)①銀氨溶液②溴的四氯化碳溶液③氯化鐵溶液④氫氧化鈉溶液A.②③ B.③④ C.①④ D.①②答案

A解析

向溴的四氯化碳溶液中分別加入三種化合物,丁香酚和肉桂酸使溴水褪色,不褪色的為乙酰水楊酸;丁香酚中含有酚羥基,加入氯化鐵溶液后,變成紫色,不變色的是肉桂酸?！咀兪皆O(shè)問】(1)寫出乙酰水楊酸與足量NaOH溶液充分反應(yīng)的化學(xué)方程式。(2)丁香酚可與溴的CCl4溶液反應(yīng),屬于什么反應(yīng)類型?試寫出反應(yīng)生成的有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式。方法點(diǎn)撥

鑒別有機(jī)化合物的常用方法(1)溶解性法有機(jī)化合物的溶解性不盡相同,有的易溶于水,如醇、醛、羧酸、單糖、二糖等;有的不溶于水,易溶于有機(jī)溶劑,如鹵代烴、油脂等酯類化合物。根據(jù)它們的溶解性不同,可以進(jìn)行檢驗(yàn)和鑒別。常用的試劑是水,如加水檢驗(yàn),觀察是否溶解,可以鑒別乙酸和乙酸乙酯、乙醇和氯乙烷、甘油和油脂等。(2)密度法有機(jī)化合物的密度存在著差異。根據(jù)有機(jī)化合物密度的不同,尤其是相對(duì)于水的密度大小,通過觀察不溶于水的有機(jī)化合物在水中的沉浮,而達(dá)到檢驗(yàn)和鑒別的目的。如用水可以鑒別苯和硝基苯,也可以用水鑒別乙醇、苯和四氯化碳等。(3)燃燒法觀察有機(jī)化合物能否燃燒,以及燃燒過程中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,燃燒后產(chǎn)生的氣體氣味等,可以檢驗(yàn)和鑒別某些有機(jī)化合物。如觀察燃燒時(shí)是否產(chǎn)生黑煙和黑煙的多少可以檢驗(yàn)和鑒別乙烷、乙烯和乙炔等;通過觀察是否燃燒可以區(qū)別四氯化碳和其他有機(jī)化合物,因?yàn)樗穆然荚诳諝庵胁蝗紵?通過聞燃燒時(shí)的氣味可以區(qū)別聚氯乙烯和蛋白質(zhì)等。(4)官能團(tuán)法有機(jī)化合物的性質(zhì)差別在于其官能團(tuán),根據(jù)有機(jī)化合物官能團(tuán)的差別檢驗(yàn)和鑒別有機(jī)化合物,是最常用的化學(xué)方法。其一般思路是:官能團(tuán)→性質(zhì)→方法。常用的試劑和方法如下表。物質(zhì)試劑和方法現(xiàn)象和結(jié)論飽和烴和不飽和烴溴水或酸性KMnO4溶液褪色的是不飽和烴苯和某些苯的同系物酸性KMnO4溶液褪色的是苯的同系物含醛基的物質(zhì)銀氨溶液、水浴加熱或與新制Cu(OH)2共熱產(chǎn)生銀